DE102008022101A1

DE102008022101A1 - Bedarfsangepasster Betrieb von Netzwerkkomponenten

Info

Publication number: DE102008022101A1
Application number: DE102008022101A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mansfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2009-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente (8, 9, 10, 14, 15, 16) eines leitungsgebundenen Netzwerks (100) oder Teilnetzwerks mit einem Wandler (209, 309) zum Wandeln des von einem Stromfluss in zumindest einer Leitung (206, 306, 307) des Netzwerks oder Teilnetzwerks erzeugten Magnetfelds in zumindest ein elektrisches Messsignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung (450, 602, 603, 604) zum Erzeugen von zumindest einem Steuersignal in Abhängigkeit des zumindest einen elektrischen Messsignals, wobei das zumindest eine Steuersignal den einzustellenden Betriebszustand der zumindest einen Netzwerkkomponente (8, 9, 10, 14, 15, 16) repräsentiert.

Description

Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Energieeffizienz von leitungsgebundenen Netzwerken und bezieht sich im Besonderen auf einen bedarfsangepassten Betrieb von Netzwerkkomponenten.
In herkömmlichen draht- bzw. leitungsgebundenen Netzwerken wie beispielsweise dem Ethernet befinden sich die einzelnen Netzwerkkomponenten in der Regel auch dann im normalen Betriebszustand, wenn das Netzwerk nicht genutzt wird. Häufig werden nur die an das Netzwerk angeschlossenen Arbeitsstationen bei Nichtbenutzung ausgeschaltet. In einigen Netzwerken können Server- und eventuell auch Clientrechner bei Nichtbedarf in einen als ”Stand-by” bezeichneten Ruhemodus mit reduziertem Energieverbrauch versetzt werden, aus dem sie im Bedarfsfalle mit einem über das Netzwerk übermittelten Befehl (z. B. WOL = Wake On LAN) wieder zurück in den normalen Betriebszustand überführt werden können. Alle übertragungsrelevanten Netzwerkkomponenten wie beispielsweise Hubs, Switches, Router oder Bridges verbleiben jedoch üblicherweise auch dann im normalen Betriebszustand, wenn das Netzwerk oder Teile des Netzwerks nicht genutzt werden.
Lediglich bei sehr kleinen, meist privaten Netzwerken, werden bisweilen Netzwerkkomponenten bei Nichtbedarf ausgeschaltet. Da dies manuell erfolgt, kann auf das Netzwerk dann aber nicht mehr von außen zugegriffen werden.
Gerade bei kleineren Netzwerken beträgt die mittlere Nutzungszeit oft nur einen Bruchteil der Betriebszeit. Doch auch bei Firmennetzwerken werden Teilbereiche des Netzwerks außerhalb der Büro- oder Geschäftszeiten nicht oder nur sporadisch genutzt. Da sich die einzelnen Netzwerkkomponenten in der Regel über einige Räume, zumeist auch über mehrere Stockwerke oder sogar Gebäude verteilen, gestaltet sich ein manuelles Ein- und Ausschalten der Netzwerkkomponenten oft als sehr zeitaufwändig und kompliziert. Außerdem kann auf abgeschaltete Netzwerke nicht mehr von außen zugegriffen werden.
Zur bedarfsangepassten Steuerung des Betriebszustands von Netzwerkkomponenten könnte die Nutzeraktivität auf den einzelnen Netzwerkleitungen mithilfe von zu den Datenleitungen parallel geschalteten Netzwerkkontrollern überwacht werden, wobei ein Erkennen der übertragenen Dateninformationen über den Media Access Controller (MAC) erfolgen kann. Ein wesentlicher Teil der durch eine bedarfsangepasste Steuerung der Netzwerkkomponenten möglichen Energieeinsparung wird jedoch durch den zum Betrieb der Netzwerkkontroller erforderlichen Energiebedarf zunichte gemacht; auch würde damit ein direkter Eingriff in die Leitungsstrukturen des Netzwerkes erfolgen, der zu großen, den Netzwerkbetrieb störenden Potentialverschiebungen führen kann. Zudem ist eine solche Lösung mit einem sehr hohen Kostenaufwand verbunden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bedarfsgerechte Steuerung des Betriebszustands von Netzwerkkomponenten anzugeben, die energieeffizient und kostengünstig ist und Signale sowie Potentiale von Netzwerkkomponenten und Datenleitungen nicht beeinträchtigt.
Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der Erfindung gelöst.
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente eines leitungsgebundenen Netzwerks oder Teilnetzwerks mit einem Wandler zum Wandeln des von einem Stromfluss in zumindest einer Ader einer Leitung des Netzwerks oder Teilnetzwerks erzeugten Magnetfelds in zumindest ein elektrisches Messsignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen von zumindest einem Steuersignal in Abhängigkeit des zumindest ei nen elektrischen Messsignals, wobei das zumindest eine Steuersignal den einzustellenden Betriebszustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentiert.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”, sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell eine nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen bezeichnen, die in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen. Außerdem wird darauf verwiesen, dass in dieser Schrift, wenn im Einzelfall nicht explizit anders angegeben, durchgehend und abweichend vom üblichen Sprachgebrauch der Begriff 'Steuern' gleichbedeutend mit dem Begriff 'Regeln' verwendet wird. Dies betrifft auch alle grammatikalischen Abwandlungen beider Begriffe. In dieser Schrift kann daher der Begriff 'Steuerung' ebenso eine Rückführung einer Regelgröße bzw. deren Messwerts umfassen, wie sich der Begriff 'Regelung' auf eine einfache Steuerkette beziehen kann.
Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.
Zur Verbesserung der Messempfindlichkeit umfasst der Wandler vorzugsweise einen ringförmigen Kern aus ferromagnetischem Material. Um Messungen des Magnetfelds um Adern einer Datenleitung direkt an der Datenleitung zu ermöglichen ohne die Ader zuvor auftrennen zu müssen und damit die Datenleitung zu gefährden, ist der ringförmige Kern vorteilhaft öffenbar ausgebildet. Zur potentialfreien Überwachung des Datenverkehrs anhand des durch diesen erzeugten Magnetfelds umschließt der ringförmige Kern zweckmäßig eine Ader eines eine Datenüber tragungsleitung des Netzwerks oder Teilnetzwerks bildenden Adernpaares.
Zum Umwandeln des Magnetfelds in ein elektrisches Messsignal umfasst der Wandler in einer bevorzugten Ausführungsform eine Spule, wobei der ringförmige Kern hierbei vorteilhaft den Spulenkern bilden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Wandler einen Hallsensor und/oder einen magnetoresistiven Sensor umfassen. Zur Verbesserung der Messempfindlichkeit sind der Hallsensor und/oder der magnetoresistive Sensor vorzugsweise in einem Luftspalt angeordnet ist, der in dem ringförmigen ferromagnetischen Kern ausgebildet ist.
Um ein das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Datenverkehr repräsentierendes Signal zu erhalten, umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung vorteilhaft eine Signalaufbereitungseinheit, die ausgebildet ist, bei Vorhandensein eines elektrischen Messsignals ein Aufbereitungssignal mit einem vorgegebenen Signalpegel zu erzeugen. Damit kurze Unterbrechungen des überwachten Datenverkehrs nicht unmittelbar zum Abschalten von Netzwerkkomponenten bzw. damit Signale, die nur zur automatischen Erkennung der Port-Konfiguration von Netzwerkkomponenten dienen, nicht zum Einschalten von Netzwerkkomponenten führen können, ist die Signalaufbereitungseinheit dazu ausgebildet, die Signale entsprechend auszuwerten.
Zur elektrischen bzw. elektronischen Steuerung der Netzwerkkomponenten umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung vorteilhaft eine Ausgangssteuerungseinheit, die zur Ausgabe des zumindest einen Steuersignals ausgebildet ist, das den Einzustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentiert, wenn der Pegel des Aufbereitungssignals im Wesentlichen dem vorgegeben Signalpegel entspricht, und das dem Auszustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentiert, wenn der Pegel des Aufbereitungssignals dem vorgegeben Signalpegel im Wesentlichen nicht entspricht.
Zur weiteren Energieersparnis kann die Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente selbst auch abgeschaltet werden. Um eine Reaktivierung der ausgeschalteten Vorrichtung bei Wiederauftreten von überwachtem Datenverkehr zu ermöglichen, umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung vorzugsweise einen Energiespeicher, der mit dem Wandler verbunden und dazu ausgebildet ist, Energie von Messsignalen aufzunehmen und wenigstens einem Teil der Signalverarbeitungseinrichtung als Versorgungsenergie verfügbar zu machen.
Um eine Ferneinschaltung von Netzwerkkomponenten zu ermöglichen, ist die Signalverarbeitungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, ein den Einzustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentierendes Steuersignal in Abhängigkeit eines von dem Messsignal verschiedenen Wecksignals zu erzeugen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung je für sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen
1 eine schematische Darstellung eines kleineren Rechnernetzwerks mit bedarfsangepasster Netzwerkkomponentensteuerung zeigt,
2a ein Schaltschema für das Erfassen von Datenverkehr auf einer Ader einer Ethernetleitung in einer Datenrichtung zeigt,
2b ein Beispiel für einen Wandler zum Erfassen von Datenverkehr auf einer Ader einer Ethernetleitung für eine Datenrichtung zeigt,
3a ein Schaltschema für das Erfassen von Datenverkehr auf zwei Adern einer Ethernetleitung in beiden Datenrichtung zeigt,
3b ein Beispiel für einen Wandler zum Erfassen von Datenverkehr auf zwei Adern einer Netzwerkleitung für jeweils zwei unterschiedliche Datenrichtungen zeigt,
4 die Anbindung von separaten Datenverkehrsmesseinheiten an eine Signalverarbeitungseinrichtung zeigt,
5 ein Schaltbild für ein Beispiel einer Messschaltung mit Signalaufbereitung zeigt, und
6 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente eines leitungsgebundenen Netzwerks oder Teilnetzwerks zeigt.
In der 1 ist ein kleineres Rechnernetzwerk 100 mit einer bedarfsangepassten Netzwerkkomponentensteuerung veranschaulicht. Das Netzwerk verbindet die Arbeitsstationen (Clientrechner) 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 über sogenannte Switches 14, 15 und 16 mit einem Server 8. Über den Switch 16 ist außerdem eine Plattenstation 9 angebunden sowie ein Router 10 (Vermittlungscomputer), der den Zugang zu einem weiteren Netzwerk wie beispielsweise dem Internet ermöglicht. Das Netzwerk 100 weist 4 Teilnetzwerke auf. Das erste Teilnetzwerk umfasst die allgemein verfügbaren Ressourcen Server 8, Plattenstation 9 und Router 10. Das zweite Teilnetzwerk umfasst die Arbeitsstation 7 und die Verbindung zu den Switches 14 und 15. Das dritte und vierte Teilnetzwerk sind analog zu einander aufgebaut und umfassen jeweils die Arbeitsstationen 1,2 und 3 bzw. 4, 5 und 6.
In den Datenleitungen der einzelnen Teilnetzwerke 2, 3 und 4 sind jeweils die Steuergeräte 11, 12 und 13 angeordnet. Die Steuergeräte überwachen das Vorhandensein von Datenverkehr auf den einzelnen Datenleitungen. Wird auf einer der von einem Steuergerät 11, 12 oder 13 überwachten Datenleitungen ein Datenverkehr festgestellt, so gibt das jeweilige Steuergerät ein Ausgangssignal aus, das die Stromversorgung des ihm zugeordneten Switches 14, 15 oder 16 sicherstellt. Stellt eines der Steuergeräte fest, dass auf keiner der von ihm überwachten Datenleitungen mehr ein Datenverkehr stattfindet bzw. über einen bestimmten Zeitraum nicht mehr stattgefunden hat, so gibt es ein Ausgangssignal aus, dessen Pegel oder Form ein Abschalten der Stromversorgung des ihm zugeordneten Switches 14, 15 oder 16 bewirkt. In der in der 1 dargestellten Ausführungsform werden die Ausgangssignale der Steuergeräte 11, 12, und 13 jeweils an eine Betriebszustandssteuerung 17, 18 oder 19 geleitet, die den Betriebszustand des jeweils zugeordneten Switches in Abhängigkeit des zugeführten Ausgangssignals steuert.
Jedes der Steuergeräte 11, 12 und 13 umfasst eine Messeinrichtung und eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des von der Messeinrichtung bereitgestellten Messsignals. In der Darstellung von 1 sind Messeinrichtung und Signalverarbeitungseinrichtung in einer Geräteeinheit zusammengefasst dargestellt. Abweichend hiervon können Messeinrichtung oder Teile davon, insbesondere die zur Überwachung des Datenverkehrs auf den Datenleitungen verwendeten Sensoren, auch räumlich getrennt von der Signalverarbeitungseinrichtung angeordnet sein. Ebenso ist es möglich Betriebszustandssteuerung und Steuereinrichtung mit oder ohne Datenverkehrssensoren in einer Geräteeinheit integriert oder als Bestandteil eines Switches auszuführen. Sind Steuereinheit und Switch als getrennte Geräte ausgeführt, so weist eine Steuer einheit 11, 12 bzw. 13 vorzugsweise Buchsen zum Anschluss der für die Datenleitungen zum zugeordneten Switch und zu den daran angebundenen Gräten auf.
In dem in der 1 illustrierten Beispiel veranlasst das Steuergerät 11 das Abschalten des ihm zugeordneten Switches 14, sobald auf den Datenleitungen zu den Arbeitsstationen 1, 2 und 3 kein Datenverkehr mehr vorliegt. Dies setzt voraus, dass die Arbeitsstationen 1, 2 und 3 alle ausgeschaltet sind. Wird eine der Arbeitsstationen 1, 2 oder 3 eingeschaltet, so beginnt diese das Aussenden von Daten über die an sie angeschlossene Datenleitung. Dies wird vom Steuergerät 11 erkannt, das daraufhin ein Ausgangssignal erzeugt, das die Betriebszustandssteuerung 17 dazu veranlasst, den Switch 14 in den normalen Betriebsmodus zu überführen. Das soeben Erläuterte gilt in analoger Weise für das die Arbeitsstationen 4, 5 und 6 umfassende vierte Teilnetzwerk.
Switch 16 wird mittels des Steuergeräts 13 aktiviert, d. h. in den normalen Betriebszustand versetzt bzw. gehalten, wenn das Steuergerät auf einer der Datenleitungen von bzw. zur Arbeitsstation 7 oder von bzw. zu Switch 14 oder 15 einen Datenverkehr feststellt. Andernfalls wird Switch 16 vom Steuergerät 13 mittels der Betriebszustandssteuerung 19 deaktiviert. Da in diesem Fall alle Endgeräte 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 abgeschaltet sein müssen, besteht bei einigen Netzwerken kein Erfordernis, Server 8, Plattenstation 9 und Router 10 weiter zu betreiben. In solchen Fällen kann das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung des Steuergeräts 13 wie durch die gestrichelte Linien angedeutet dazu verwendet werden, diese Geräte auszuschalten. Um Datenverluste und Plattenfehler zu vermeiden, können die Geräte 8 und 9 vor dem Ausschalten zunächst vom Steuergerät 13 über spezielle Ausgänge, welche als Schalter oder Datenausgänge zum Ethernet ausgebildet sein können, heruntergefahren werden. Dies ist in der Figur durch die gepunktete Linie angedeutet.
2a zeigt ein Schaltschema 200 für das Erfassen von Datenverkehr auf einer Ader einer Ethernetleitung in einer Datenrichtung. Die dargestellte Ethernetleitung weist 4 Adern 205, 206, 207 und 208 auf, von denen jeweils zwei miteinander verdrillt sind. Jedes der beiden verdrillten Adernpaare dient zur Übertragung von Daten in jeweils nur einer Datenrichtung. Das vorgestellte Beispiel betrifft Ethernetleitungen, bei denen zwei oder vier Adernpaare verwendet werden.
Auf der in der Figur linken Seite des Datenübertragungskabels befinden sich der Sender 201 und der Empfänger 203 einer Arbeitsstation bzw. eines Clientrechners. Auf der anderen Seite ist das Datenübertragungskabel mit dem Empfänger 202 und dem Sender 204 eines Switches verbunden. Um Erdschleifen und damit das Einkoppeln von Störsignalen in die von dem Datenübertragungskabel gebildete Datenleitung zu vermeiden, sind dessen Adern mithilfe von (in der Figur nicht mit Bezugszeichen versehenen) Übertragern mit den Sendern und Empfängern der angeschlossenen Geräte galvanisch getrennt verbunden. Zur Überwachung des Datenverkehrs über eines der Adernpaare wird der mit dem Datenverkehr verknüpfte Stromfluss induktiv abgegriffen. Hierzu wird im gezeigten Beispiel ein Übertrager 209 verwendet, dessen Primärseite von einer Ader des Adernpaares für die Datenrichtung von der Arbeitsstation zum Switch gespeist wird. Das auf der Sekundärseite des Übertragers 209 erhältliche Messsignal wird mithilfe eines Verstärkers 210 aufbereitet. Der Datenverkehr in der zweiten Datenrichtung vom Switch zur Arbeitstation wird im Beispiel der 2a nicht überwacht. Eine entsprechende Vorrichtung eignet sich für die Fälle, in denen die Nutzung eines Netzwerks oder Teilnetzwerks durch die angeschlossenen Arbeitsstationen bestimmt wird; denn jede Arbeitsstation speist über den Sender 201 im eingeschalteten Betriebszustand Daten in die Datenleitung ein und veranlasst so mittels der dargestellten Schaltung die Aktivierung des ihr zugeordneten Switches, falls dieser noch abgeschaltet sein sollte.
Eine mögliche Ausführungsform für einen Übertrager 209 ist in der 2b dargestellt. Der Übertrager 209 weist einen ringförmigen Kern 211 aus einem ferromagnetischen Material auf, durch den eine Ader 206 eines Adernpaares 205/206 geführt wird. Da die Stromrichtung in den beiden Adern des Adernpaares entgegengesetzt zueinander verläuft, darf nur eine der beiden Adern durch den ringförmigen Kern 211 hindurch geführt werden. Am Kern 211 befindet sich eine Spulenwicklung 212, an deren Enden 213 und 214 das Messsignal anliegt bzw. abgegriffen werden kann. Die Wicklung der Spule 212 kann sich wie dargestellt über einen kleinen Bereich des Ringkerns, einen größeren oder auch über den gesamten Ringumfang des Kerns 211 erstrecken. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine Spule 212 mit etwa 50 Windungen ein zur weiteren Verarbeitung geeignetes Messsignal ermöglicht. Eine mithilfe eines wie in der 2b dargestellten Wandlers 209 realisierte induktive Überwachung des Datenverkehrs auf einer Datenleitung ermöglicht eine potentialfreie Messung eines Vorhandenseins von Datenverkehr auf der Datenleitung und führt zu keinerlei Beeinträchtigung der Datensignale auf der Datenleitung selbst.
Ein wie in 2b dargestellter ferromagnetischer Wandler 209 kann innerhalb der Steuergeräte 11, 12 und 13, jeweils zwischen einem Eingang für die Aufnahme eines Datenkabels von der Arbeitsstation (oder eines weiteren Switches) und dem Ausgang für die Aufnahme eines Datenkabels zum zugeordneten Switch angeordnet sein. Damit der Wandler außerhalb eines Steuergeräts an einem Datenkabel angebracht werden kann, ist dieser vorzugsweise öffenbar ausgebildet, so dass er zusammen mit der Spule 212 eine Stromzange bildet.
Alternativ zu einem wie oben erläuterten induktiv wirkenden Wandler kann der Datenverkehr über das Datenkabel auch mit Magnetfeldsensoren überwacht werden, die eine Detektion des vom Stromfluss durch eine Ader der Datenleitung erzeugten Magnetfelds ermöglichen. Hierzu eignen sich insbesondere Hallsensoren bzw. -sonden sowie magnetoresistive Sensoren.
Zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit können diese Sensoren im Luftspalt eines ringförmigen Kerns aus ferromagnetischem Material angeordnet sein. Abgesehen vom Luftspalt entspricht dieser Kern vorzugsweise dem in 2b gezeigten oder ist wie oben angegeben öffenbar ausgebildet.
Das in der 3a dargestellte Schaltschema 300 gibt eine Anordnung zum Erfassen von Datenverkehr auf einer Ethernetleitung in beiden Datenrichtung wieder. Im Unterschied zur Anordnung von 2a weist der Wandler 309 zwei Primärseiten auf, von denen jeweils eine einer Ader eines Adernpaares der Datenleitung zugeordnet ist. Die Funktion der Sender 301 und 304, der Empfänger 302 und 303, sowie der Adern 305, 306, 307 und 308 als auch der Adernpaare 305/306 und 307/308 und des Verstärkers 310 entspricht den diesen entsprechenden Komponenten in der 2a. Eine der möglichen Ausführungsformen des Wandlers 309 ist der 3b dargestellt. Diese entspricht im Wesentlichen der von 2b, wobei im Unterschied dazu jeweils eine Ader beider Adernpaare 305/306 und 307/308 durch den ringförmigen Kern 311 hindurchgeführt wird, um an den Enden 313 und 314 der Spule 312 ein Messsignal zu erhalten, wenn auf einem beliebigen der beiden Adernpaare Daten übertragen werden. Welche der Adern eines Adernpaares in der gezeigten Weise durch den Kern 311 geschleift wird, ist dabei unerheblich. Die in der 3b gezeigten Adern 306 und 307 sind daher nur als eine der verschiedenen Möglichkeiten anzusehen.
Wie bereits unter Bezugnahme auf die 1 erwähnt, kann die Messschaltung zum Erzeugen des Messsignals in Geräteeinheit mit dem Steuergerät 11, 12 bzw. 13, d. h. in das Steuergerät integriert ausgeführt werden. Alternativ oder als Erweiterung des Steuergeräts, kann die Messschaltung 412 als eigenständiges Gerät 411 ausgeführt werden, wobei das Messsignal wie in der 4 dargestellt vorzugsweise in aufbereiteter Form an die Signalverarbeitungseinrichtung 450 weitergeleitet wird. Hierzu dienen die einzelnen Signalaufberei tungseinrichtungen 413, 423 bis 433. Die Weiterleitung erfolgt dabei vorteilhaft über einen Bus 440, der sowohl als Datenbus als auch im klassischen Sinne als einfache ”Signalschiene”, d. h. als Leitung ausgeführt sein kann, die die eventuell um eine Signalaufbereitung erweiterten Messschaltungen der Geräte parallel mit der Signalverarbeitungseinrichtung 450 verbindet. Falls erforderlich können die Geräte 411, 421 bis 431 auch einen Kontroller 414, 424 bzw. 434 zur Abwicklung der Signalübertragung über den Bus 440 aufweisen.
In der 4 ist jeweils eines der Geräte 411, 421 bis 431 in eine der Datenleitungen 401, 402 bis 403 eingefügt, wobei die Geräte vorzugsweise Steckkontakte zur Verbindung mit den Datenübertragungskabeln aufweisen, die zu den miteinander verbundenen Geräten führen. Jedes der Geräte 411, 421 bis 431 weist eine Messschaltung 412, 422 bzw. 432 auf, die ein das Vorhanden- bzw. Nichtvorhandensein von Datenverkehr auf der überwachten Datenleitung repräsentierendes Messsignal ausgibt. Dieses Messsignal kann direkt über den Bus 440 an die Signalverarbeitungseinrichtung 450 weitergeleitet werden. Zur Verbesserung der Störempfindlichkeit wird das Messsignal in der Regel jedoch vorher aufbereitet und mithilfe des Kontrollers auf zur Übertragung über den Bus geeignete Pegel und Signalformen gebracht.
Die 5 zeigt ein Beispiel 500 für die Ausführung einer Messschaltung 412 (bzw. 422 oder 432) mit Signalaufbereitung 413 (bzw. 423 oder 433). Als Messwandler wird ein Wandler 209 oder 309 verwendet, wie er in der 2 bzw. in der 3 dargestellt ist. Die Spule 212 bzw. 312 ist in dem Schaltbild durch die Induktivität L repräsentiert. Die durch den Widerstand R abgeschlossene Messspule L überträgt die Signale auf der überwachten Datenleitung über den Kondensator C zum Verstärker V. L, R und C bilden einen Bandpass, der sicherstellt, dass nur Datenverkehr repräsentierende Messsignale und keine Störsignale verstärkt werden. Das verstärkte Messsignal wird mit dem Schmitt-Trigger ST in ein Rechtecksignal umgewandelt. Die nachfolgende monostabile Kippstufe MF (Monoflop) wandelt dieses Rechtecksignal in ein Rechtecksignal mit festgelegter Impulsdauer von beispielsweise 100 ms und vorgegebenem Signalpegel um. Bei kontinuierlichem Datenverkehr oder bei einem Datenverkehr mit Unterbrechungen von kürzerer Dauer als der Impulsdauer, nimmt das Ausgangssignal A der Schaltung 500 daher einen kontinuierlichen Pegel an, der dem Pegel des Rechteckimpulses der monostabilen Kippstufe entspricht. Zur Potentialtrennung kann das Ausgangssignal A an einen Optokoppler geleitet werden, der in diesem Fall ein Beispiel für die oben angeführten Kontroller 414, 424 bzw. 434 bilden würde. Selbstverständlich können auch digitale Schnittstellen als Buskontroller verwendet werden.
Um die Mess- und Signalaufbereitung auch in ausgeschaltetem Zustand funktionsfähig zu erhalten, kann das an der Spule L anliegende Signal über eine Diode zum Aufladen eines Energiespeichers wie z. B. eines Kondensators verwendet werden, dessen Spannung bei ausreichender Höhe dann entweder die Schaltung selbst versorgt, oder über ein Schaltglied die Stromversorgung der Messschaltung und eventuell auch der gesamten Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente eines leitungsgebundenen Netzwerks oder Teilnetzwerks, d. h. des jeweiligen Steuergeräts 11, 12 oder 13 einschaltet.
Das Blockschaltbild der 6 zeigt die Komponenten einer Vorrichtung 600 zum Steuern des Betriebszustands von Netzwerkkomponenten eines leitungsgebundenen Netzwerks oder Teilnetzwerks. Die Messeinheiten 601a, 601b bis 601n sind jeweils einer der zu überwachenden Datenleitungen zugeordnet. Jede umfasst einen Wandler, der das von dem durch den Datenverkehr in der jeweiligen Datenleitung des Netzwerks oder Teilnetzwerks um eine Ader der Datenleitung erzeugte Magnetfeld in ein elektrisches Messsignal umwandelt. Vorzugsweise sind einige Messeinheiten mit anderen Komponenten der Vorrichtung 600 in einem Gerät integriert ausgeführt, wobei weitere ex tern zum Gerät angebrachte Messeinheiten über einen in der 6 nicht gezeigten Busanschluss mit angebunden werden können. Die Messsignale werden in der Signalaufbereitung 602 zur weiteren Verarbeitung aufbereitet. Abweichend von der gezeigten Darstellung kann jeder Messeinheit 601a, 601b bis 601n eine separate Signalaufbereitung 602 (a bis n) zugeordnet sein.
Die aufbereiteten Messsignale werden in der Auswerteeinrichtung 603 ausgewertet. Diese ist so ausgebildet, dass sie ein Signal zum Ausschalten einer Netzwerkkomponente erzeugt, wenn auf keiner der dieser Netzwerkkomponente zugeordneten Datenleitungen mehr ein Datenverkehr festgestellt wird. Dies ist der Fall, wenn die entsprechenden Messsignale der zur Überwachung dieser Leitungen verwendeten Messeinheiten alle den Zustand ”kein Datenverkehr” repräsentieren. Die Auswerteeinrichtung 603 ist vorzugsweise als datenverarbeitende Einrichtung, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors mit Zusatzlogik realisiert. Um den Energiebedarf der Vorrichtung 600 möglichst gering zu halten, kann die Auswerteinrichtung 603 als monolithisch integrierter Schaltkreis oder in Form eines Hybridschaltkreises ausgeführt sein.
Um ein stillgelegtes Netzwerk von außen aktivieren zu können, weist die Vorrichtung 600 einen Fernsprechnetzanschluss 605 auf. Der Fernsprechanschluss kann bei Empfang eines bestimmten Kodes ein Wecksignal an die Auswerteeinrichtung 603 übergeben und somit ein Ferneinschalten des Netzwerks ermöglichen. Der Kode kann ein beliebiger über das Fernsprechnetz übermittelter Kode sein. Der Fernsprechnetzanschluss 605 ist hierzu beispielsweise an den a/b-Port des Fernsprechnetzes angeschlossen. Im einfachsten Fall wird das Klingelzeichen selbst als Kode verwendet: Bei Wahl der entsprechenden Telefonnummer empfängt das Steuergerät die Klingelsignale und erwartet innerhalb von 20 Sekunden 4 Klingelzeichen. Bei Erfolg wird ein entsprechendes Signal an die Auswerteeinrichtung 603 übergeben, die eine Aktivierung von zumindest den Netzwerk komponenten bewirkt, die z. B. für einen DSL-Fernzugriff benötigt werden; beispielsweise bestimmte weitere Vorrichtungen 600, wie unter Umständen das Steuergerät 11 von 1, den Server 8 und den DSL-Router 10. Falls das über das Steuergerät 11 aktivierte Teilnetzwerk innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht benutzt wird, d. h. wenn keine der daran angeschlossenen Arbeitstationen eingeschaltet wird, dann kann dieses Teilnetzwerk von der Auswerteeinrichtung 603 nach Ablauf der Zeitspanne automatisch heruntergefahren werden.
Die eigentliche Ansteuerung der Netzwerkkomponenten erfolgt über die Ausgangssteuerungseinrichtung 604. Wird der Betriebszustand der Netzwerkkomponenten über deren Netzversorgung gesteuert, dann sind die hierfür vorgesehenen Ausgänge A₁ bis A_n der Ausgangssteuerungseinrichtung 604 vorzugsweise als Schaltausgänge ausgeführt. Um Netzwerkkomponenten wie beispielsweise den Server 8 von 1 ordnungsgemäß herunterzufahren, weist die Ausgangssteuerungseinrichtung 604 Ausgänge A_S auf, über die Sondersignale ausgegeben werden können. Hierbei kann die Betriebszustandssteuerung in einem elektromechanischen Relais oder Halbleiterschalter bestehen, der parallel zum ”Power-Off”-Taster der jeweiligen Netzwerkkomponente, beispielsweise des Servers, geschaltet ist. Das über einen Ausgang A_S ausgegeben Signal ist dann das Steuersignal für die jeweils benutzte Schaltkomponente. Alternativ hierzu kann die Schaltkomponente in die Ausgangssteuerungseinrichtung 604 integriert sein, so dass sie selbst den jeweiligen Ausgang A_S definiert. Indem mit Ausgängen A_S die angeschlossenen Netzwerkkomponenten nicht einfach ausgeschaltet, sondern definiert heruntergefahren werden, lassen sich eventuelle Datenverluste und Plattenfehler verhindern. Herunterfahren und Ausschalten können auch kombiniert werden, indem einem Gerät ein Ausgang A_S und ein Ausgang A_x (x = 1, ..., n) zugeordnet werden. Beispielsweise kann über den Ausgang A_S zunächst ein Relaisimpuls von 0,5 s das Herunterfahren des angesteuerten Geräts einleiten, das dann z. B. 2 Minuten später über den Ausgang A_x vollständig von der Netzversorgung getrennt wird. Dieses gestufte Abschalten wird vorzugsweise über die Auswerteeinrichtung 603 gesteuert.
Die Einstellung der Vorrichtung 600, d. h. die Programmierung der Aus- und Einschaltlogik erfolgt vorzugsweise von außerhalb der Vorrichtung über eine Netzwerkschnittstelle 606, beispielsweise ein Ethernet-Controller-Interface. Damit lässt sich die Vorrichtung und somit die bedarfsgerechte Steuerung der Betriebszustände von Netzwerkkomponenten komfortabel von einer Arbeitsstation aus programmieren. Ferner kann über die Netzwerkschnittstelle auch das Herunterfahren von Netzwerkkomponenten wie dem Server softwaremäßig erfolgen.

Claims

Vorrichtung zum Steuern des Betriebszustands von zumindest einer Netzwerkkomponente (8, 9, 10, 14, 15, 16) eines leitungsgebundenen Netzwerks (100) oder Teilnetzwerks mit – einem Wandler (209, 309) zum Wandeln des von einem Stromfluss in zumindest einer Leitung (206, 306, 307) des Netzwerks oder Teilnetzwerks erzeugten Magnetfelds in zumindest ein elektrisches Messsignal, und – einer Signalverarbeitungseinrichtung (450, 602, 603, 604) zum Erzeugen von zumindest einem Steuersignal in Abhängigkeit des zumindest einen elektrischen Messsignals, wobei das zumindest eine Steuersignal den einzustellenden Betriebszustand der zumindest einen Netzwerkkomponente (8, 9, 10, 14, 15, 16) repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Wandler einen ringförmigen Kern (211, 311) aus ferromagnetischem Material umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der ringförmige Kern (211, 311) öffenbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, worin der ringförmige Kern (211, 311) eine Ader (206, 306, 307) eines eine Datenübertragungsleitung des Netzwerks oder Teilnetzwerks bildenden Adernpaares (205/206, 305/306, 307/308) umschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, worin der Wandler eine Spule (212, 312, L) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 2 bis 4, worin der ringförmige Kern (211, 311) den Spulenkern bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Wandler einen Hallsensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der Wandler einen magnetoresistiven Sensor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 2 bis 6, worin der Hallsensor und/oder der magnetoresistive Sensor in einem Luftspalt angeordnet ist, der in dem ringförmigen ferromagnetischen Kern ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (450) eine Signalaufbereitungseinheit (500, 602) umfasst, die ausgebildet ist, bei Vorhandensein eines elektrischen Messsignals ein Aufbereitungssignal mit einem vorgegebenen Signalpegel zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, worin die Signalaufbereitungseinheit (500, 602) ausgebildet ist, den vorgegebenen Signalpegel nach Wegfall des Messsignals über eine bestimmte Zeitspanne im Wesentlichen aufrechtzuerhalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (450) eine Ausgangssteuerungseinheit (604) umfasst, die zur Ausgabe des zumindest einen Steuersignals ausgebildet ist, das den Einzustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentiert, wenn der Pegel des Aufbereitungssignals im Wesentlichen dem vorgegebenen Signalpegel entspricht, und das dem Auszustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentiert, wenn der Pegel des Aufbereitungssignals dem vorgegeben Signalpegel im Wesentlichen nicht entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (450) einen Energiespei cher umfasst, der mit dem Wandler verbunden und dazu ausgebildet ist, Energie von Messsignalen aufzunehmen und wenigstens einem Teil der Signalverarbeitungseinrichtung als Versorgungsenergie verfügbar zu machen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Signalverarbeitungseinrichtung (450) ausgebildet ist, ein den Einzustand der zumindest einen Netzwerkkomponente repräsentierendes Steuersignal in Abhängigkeit eines von dem Messsignal verschiedenen Wecksignals zu erzeugen.